题目内容

某同学用如图1所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的竖直平面，米尺的零点与O点对齐．
（1）为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A球的直径______B球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球质量关系应为mA______mB（选填“小于”、“大于”或“等于”）；
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：______（填选项号）．
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球与B球落点位置到O点的距离
C．A球和B球在空间飞行的时间
D．测量G点相对于水平槽面的高度
（3）已知mA：mB=2：1，E、F、J是实验中小球落点的平均位置，请你根据该同学实验中所选小球和实验的记录纸判断，A球没有碰撞B球时的落点是______点（在E、F、J三个落点中选填），A球与B球碰撞后A球的落点是______点（在E、F、J三个落点中选填）．
该同学通过实验数据说明在实验中A、B两球碰撞中动量守恒，
请你用图2中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是______．
（1）为了使两球碰撞为一维碰撞，即实现对心碰撞，则A球的直径等于B球的直径．
在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律，故有mAv0=mAv1+mBv2
在碰撞过程中动能守恒，故有
1
2
mAv02=
1
2
mAv12+
1
2
mBv22
联立解得v1=
mA-mB
mA+mB
v0，要碰后入射小球的速度v1＞0，即mA-mB＞0，故mA＞mB．
（2）根据动量守恒有：mAv0=mAv1+mBv2，因为v0=
x1
t
，v1=
x2
t
，v2=
x3
t
．因为时间相同，可以用水平位移代替速度，所以需要测量水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离，A球与B球碰撞后，A球与B球落点位置到O点的距离．故A、B正确．
故选：AB．
（3）A球与B球碰后，A球的速度减小，可知A球没有碰撞B球时的落点是F点，A球与B球碰撞后A球的落点是E点．用水平位移代替速度，动量守恒的表达式为：
mAOF=mAOE+mBOJ．
故答案为：（1）等于，大于 （2）AB． （3）F，E，mAOF=mAOE+mBOJ
练习册系列答案
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A．挡光片的宽度D应尽可能选较小的
B．选用的牵引砝码的质量m应远小于滑行器的总质量M
C．为了减小实验误差，光电门G1、G2的间距x应该尽可能大一些
D．用来牵引滑行器M的细绳可以与导轨不平行
（3）在每次实验中，若表达式______；用M、g、m、△t1、△t2、D、x表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律成立．
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A．使A、B两小球的质量之比改变为5：1
B．升高固定点G的位置
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